En ny ljusförstärkare som utvecklats vid University of Twente ökar inte bara ljussignalerna på ett fotoniskt chip, men det förbättrar också användbarheten för dessa marker. Tack vare starkare ljussignaler, detektorchips för virus eller tumörmarkörer kan göras mer känsliga, och autonoma bilar skulle bättre kunna skanna sin omgivning. En av de stora fördelarna med den nya förstärkaren är dess lilla storlek. För att förbereda detta koncept för marknadsintroduktion, Professor Sonia Garcia Blanco erhöll ett Proof of Concept -bidrag från European Research Council

Fotoniska integrerade kretsar (PIC) introduceras i ett växande antal applikationer. Dessa komponenter bearbetar ljussignaler. PIC kan hittas vid medicinsk upptäckt, i datacenter och 5G -signalbehandling. Och framtidens autonoma bilar är starkt beroende av LIDAR (ljusdetektering och intervall). Ju starkare utsignal, ju bättre bilen kommer att kunna utvärdera sin omgivning korrekt. Liksom inom elektronik, optiska förstärkare förstärker optiska signaler. Dock, när det gäller fotonik, förstärkare är inte ofta integrerade på samma chip och måste därför anslutas separat, vilket kan göra systemet förlorat och sårbart. Sonia Garcia Blanco och hennes team har nu utvecklat en förstärkare som övervinner dessa nackdelar. Den använder kombinationen av aluminiumoxid och erbium, och en innovativ kopplingsteknik.

Dubbelt lager

Erbium används ofta i fiberoptiska förstärkare (EDFA), men detta resulterar mestadels i skrymmande komponenter. Tack vare rätt materialkombination, erbiumkoncentration och vågledararkitektur, förstärkaren kan göras väldigt liten, samtidigt som den ger hög optisk förstärkning. En stor fråga är hur man ansluter förstärkaren med resten av den fotoniska kretsen. Detta uppnås genom att använda en dubbel fotonisk kopplingsteknik som utvecklats i Garcia-Blancos grupp. En speciell avsmalnande design gör det möjligt att överföra ljuset fram och tillbaka mellan den passiva kiselnitridfotonkretsen och förstärkarsektionen med försumbar förlust. På det här sättet, förstärkarsektionen blir en byggsten som kan introduceras av chipdesigners i alla fotoniska chip som kräver förstärkning. Det liknar hur elektroniska byggstenar kan införas på varje del av ett elektroniskt chip.

Garcia Blanco säger, "Vår byggsten för optisk förstärkning tar upp de aktuella problemen med prestanda, skalbarhet och flexibilitet. "